EP3339604A1 - Brennkraftmaschine mit teilweiser kolbenschränkung - Google Patents

Brennkraftmaschine mit teilweiser kolbenschränkung Download PDF

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EP3339604A1
EP3339604A1 EP17001826.1A EP17001826A EP3339604A1 EP 3339604 A1 EP3339604 A1 EP 3339604A1 EP 17001826 A EP17001826 A EP 17001826A EP 3339604 A1 EP3339604 A1 EP 3339604A1
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piston
combustion engine
offset
internal combustion
cylinder
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Andreas Boemer
Harald Reuter
Werner Lemme
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Deutz AG
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Deutz AG
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    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/20—Multi-cylinder engines with cylinders all in one line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases
    • F02F7/0002—Cylinder arrangements
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C9/00—Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/02—Crankshaft bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/22—Internal combustion engines

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with partial piston restriction, which leads to a shortened engine.
  • a well-known way to reduce the friction forces and thus to reduce fuel consumption is the cabinets of crank mechanisms, the offset of the cylinder to the center crankshaft.
  • the cylinder axis is offset by a few millimeters relative to the crankshaft.
  • MTZ 51 (1990) 10, p. 410 et seq. Disclose the VR 6 motor of VW with a setback which leads to a housing shortening.
  • a symmetrically limited crank mechanism for above-mentioned VR 6 engines is also known from MTZ 52 (1991) 3, p. 100 et seq.
  • the disadvantage of this is that it is difficult to drill such crankcase, as it leads to oblique piston and heads.
  • the cylinders are in this embodiment obliquely to the top surface of the cylinder crankcase.
  • the disadvantages of this design consist in not with an in-line engine to be compared mass or torque compensation, the elaborate processing by the inclined cylinder and corresponding special parts, eg. B. piston and head.
  • Object of the present invention is to avoid the disadvantages mentioned above and to find an optimum between the above-mentioned cylinder spacings.
  • the object is achieved by a reciprocating internal combustion engine with a series of parallel cylinders, which are connected by means of a common crank bearing mounted in a crankshaft bearing connecting rod and piston, wherein the crankshaft bearing of the crank mechanism to the cylinder axis may have an offset solved.
  • the invention provides that the offset of the crank mechanism is arranged on the pressure side, which has advantages in the piston side forces and the piston skirt friction.
  • the offset is arranged on the counter-pressure side.
  • every second cylinder or its cylinder axis has an offset to the crankshaft bearing. If only every other cylinder is restricted, only half of the consumption reduction potential is used, but the length of the engine can be reduced. This can be a decisive advantage if a motor has to fit in the available installation space of a machine.
  • the invention provides that the cylinders viewed in the longitudinal direction of the internal combustion engine alternately have a positive and then a negative offset.
  • the unrestricted cylinders here can also receive a negative setback. This can further shorten the engine.
  • the cylinders are viewed in the longitudinal direction of the internal combustion engine and are arranged eccentrically relative to the crankshaft center.
  • a further development according to the invention provides that the pistons connected to the connecting rod by means of piston pins are arranged in such a way that the piston pin is arranged outside the piston center plane.
  • piston connected by means of piston pin to the connecting rod are arranged such that the piston pin is arranged outside the piston center plane on the counter-pressure side.
  • Another advantageous embodiment provides that the piston connected by means of the piston pin with the connecting rod are arranged such that the piston pin is arranged outside the piston center plane on the pressure side.
  • the axis of the crankshaft is no longer in the cylinder longitudinal axis, but is arranged laterally offset.
  • a restriction can be carried out in the direction of the pressure or counter-pressure side, the pressure-side restriction is estimated to be positive.
  • the setting results in a changed course of movement and load of the crank mechanism.
  • a restriction to the pressure side of the piston causes a smaller inclination of the connecting rod during the combustion cycle, thereby the piston side forces and thus the piston stem friction are reduced.
  • a counter-pressure-side setting leads to increased piston shaft friction. Desaxation is the displacement of the piston pin from the piston center plane or from the cylinder center plane.
  • the deflection towards the pressure side of the piston is set as positive.
  • Desaxation is the offset of the piston pin axis. The offset and the offset have the same effect on the piston travel, so the offset and the offset for the piston travel calculation must always be considered together.
  • a desaxing affects the course of the movement as if it had been restricted. Due to the counter-pressure-side desaxization, the piston moves more in the center of the cylinder, this causes an improved sealing effect of the piston rings and counteracts the approach of coal in the area of the top land. This type of desaxing is called thermal desaxing.
  • thermal desaxing By a pressure-side desaxation, referred to as Geisseschdesaxtechnik, an additional moment is generated on the piston. This changes the course of the Gleitbahnkraft and causes a plant change of the piston before the top dead center (TDC). By the desaxation is a moment ago impacted on the piston before TDC.
  • off-set desaxing corresponds to a reduction in the length of the offset and therefore causes a reduction in all changes caused by the offset.
  • a Desax ist against the offset direction leads to an increase in the distance between the piston pin and the center of the circular path of the large connecting rod and thus leads to the amplification of the effects of a staggered crank mechanism.
  • the distance between the cylinders of an internal combustion engine influences some parameters of the engine. These are u. a. Overall length of the engine, manufacturability of the components, durability of the components.
  • the cylinder crankcase may be mentioned here.
  • a combination of skew and desaxization utilizes the effects of desaxing, reducing piston tilt noise, or increasing piston ring seal capability as a result of eccentric force input into the piston pin, which can not be achieved by a crank alone. Effects that can be achieved with a changed piston travel and the connecting rod angle changing before or after TDC are not possible in the manner that provides a reduction due to the geometrical limitation of the degree of deflection in the piston.
  • On the Piston / conrod group accounts for about 40 - 50% of the total friction of the diesel engine.
  • the friction of the piston / conrod group is composed of the friction in the connecting rod bearing, the friction of the pendulum movement of the piston pin, the piston ring friction and the friction of the piston skirt on the cylinder liner.
  • the piston stem friction is a function of the coefficient of friction and thus of material pairing, oil viscosity and sliding speed and a function of the cornering force or normal force, which is calculated from the cylinder pressure and the mass force of the oscillating masses at inclination of the connecting rod to the respective crankshaft position.
  • the total friction of the piston / conrod group is largely determined by the friction of the piston skirt on the cylinder wall, which depends on the piston normal force and the friction conditions.
  • the piston normal force in turn results from the resulting piston force - sum of gas and mass force - and the angle by the inclination of the connecting rod.
  • a pressure-side setting leads to a smaller conrod deflection after TDC and thus reduces the normal piston force during the expansion phase. During compression, this is increased due to the greater inclination of the connecting rod.
  • the potential for friction reduction depends on the gas and mass forces on the piston. Depending on the ratio of the load and speed-dependent gas to the mass force on the piston, there are different effects on the friction due to the piston normal force. The friction-reducing effect increases with increasing cylinder pressure and decreases with increasing speed. At full load, a setting of about 14 mm leads to the greatest friction gain of the piston / conrod group. For part-load operation, the optimum reduction dimension for friction reduction is about 8 mm. As an effective compromise can therefore a Schränkungshack of 10 - 12 mm.
  • FIG. 2 shows an unrestricted or even crankshaft.
  • a 4- and / or 6-cylinder inline engine is proposed, which has the shortest possible installation length, but allows manufacturability corresponding to a larger cylinder distance. Based on the cylinder spacing, a smaller bearing distance of the crankshaft bearings is required.
  • This is illustrated by an embodiment of the cylinder crankcase with a cylinder arrangement in which the cylinder center of the cylinder are not offset on the crankshaft center, but offset by a few millimeters. Since the cylinder centers of the adjacent cylinders are mutually offset from the crankshaft center, this results in a greater distance between the cylinder diameter, compared with the bearing distances of the crankshaft bearings.
  • FIG. 3 a crank mechanism is shown in which every second cylinder is restricted.
  • FIG. 4 shows an enlarged view of FIG. 3 and explains the arrangement on a Medicarebeispiel, in which the engine length-determining bearing distance performed with 127 mm, but the cylinder spacing was selected at 130 mm.
  • FIG. 5 is a crank restriction with positive and negative offset, in particular along the section line AA.
  • the bearing distances are crucial, for the manufacturability and durability of the cylinder spacing is crucial.
  • the cylinders are parallel, so there is no need, as is the case with V-engine design, for additional quietness of the engine.
  • the center crankshaft does not need to be centered through the offset cylinders.
  • Cylinder row 1 offset + 18 mm and cylinder row 2 offset -10 mm can bring loss-loss technical advantages. Displacement of cylinders in a concrete example of FIG. 5 , about 28 mm, can be divided as described above. The larger cylinder distance brings in the cylinder head and the cylinder head gasket further advantages in terms of constructive degrees of freedom.

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Abstract

1. Brennkraftmaschine mit teilweiser Kolbenschränkung
2. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Reihe von parallel angeordneten Zylindern, die mittels eines gemeinsamen in einer Kurbelwellenlagerung gelagerten Kurbeltriebs über Pleuel und Kolben verbunden sind, wobei die Kurbelwellenlagerung des Kurbeltriebs zur Zylinderachse einen Versatz aufweisen kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit teilweiser Kolbenschränkung, die zu einem verkürzten Motor führt.
  • Eine bekannte Möglichkeit zur Reduzierung der Reibungskräfte und damit zur Verbrauchsreduzierung ist das Schränken von Kurbeltrieben, der Versatz der Zylinder zur Mitte Kurbelwelle. Dabei wird die Zylinderachse gegenüber der Kurbelwelle um einige Millimeter versetzt.
  • In MTZ 51 (1990) 10, S. 410 ff. wird der VR 6 -Motor von VW mit Schränkung offenbart, die zu einer Gehäuseverkürzung führt.
  • Ein symmetrisch geschränkter Kurbeltrieb für oben genannte VR 6 -Motoren ist auch aus MTZ 52 (1991) 3, S. 100 ff. bekannt.
  • Ein derartig kompakter Motor ist auch aus DE 197 16 274 B4 bekannt.
  • Weiter ist aus MTZ 62 (2001) 4, S. 280 ff. bekannt, kompakte V- bzw. W-Motoren zu bauen, die geschränkt ausgeführt sind.
  • Nachteilig daran ist, dass es schwierig ist, derartige Kurbelgehäuse zu bohren, da es zu schrägen Kolben und Köpfen führt. Die Zylinder stehen bei dieser Ausführung schräg zur Deckfläche des Zylinderkurbelgehäuses. Die Nachteile dieser Ausführung bestehen im nicht mit einem Reihenmotor zu vergleichenden Massen- bzw. Momentenausgleich, die durch die schräg stehenden Zylinder aufwändigere Bearbeitung und entsprechende Sonderteile, z. B. Kolben und Kopf.
  • Bei der Herstellbarkeit ist sowohl die Darstellung des Wassermantels, z. B. Kernausbildung zwischen den Zylindern, als auch die Wandstärke der Zylinderrohre für steigende Zünddrücke zu nennen. Folglich ist hier ein großer Zylinderabstand positiv zu sehen.
  • Andererseits ist die Gesamtlänge des Motors, also die Kompaktheit des Aggregates, ein sehr wichtiger Aspekt und hier ist ein möglichst kleiner Zylinderabstand positiv.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und ein Optimum zwischen den oben genannten Zylinderabständen zu finden.
  • Die Aufgabe wird durch eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Reihe von parallel angeordneten Zylindern, die mittels eines gemeinsamen in einer Kurbelwellenlagerung gelagerten Kurbeltriebs über Pleuel und Kolben verbunden sind, wobei die Kurbelwellenlagerung des Kurbeltriebs zur Zylinderachse einen Versatz aufweisen kann, gelöst.
  • Weiter ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Versatz des Kurbeltriebs auf der Druckseite angeordnet ist, was Vorteile bei den Kolbenseitenkräften und der Kolbenschaftreibung hat.
  • In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Versatz auf der Gegendruckseite angeordnet ist.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass jeder zweite Zylinder bzw. dessen Zylinderachse einen Versatz zur Kurbelwellenlagerung aufweist. Wird nur jeder zweite Zylinder geschränkt, wird zwar nur die Hälfte des Verbrauchsminderungspotentials genutzt, aber die Länge des Motors kann verringert werden. Das kann von entscheidendem Vorteil sein, wenn ein Motor in den vorhandenen Bauraum einer Maschine passen muss.
  • Weiter ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zylinder in Längsrichtung der Brennkraftmaschine betrachtet im Wechsel einen positiven und anschließend einen negativen Versatz aufweisen. Als Weiterführung dieser Idee können die hier ungeschränkten Zylinder auch eine negative Schränkung erhalten. Dadurch kann der Motor weiter verkürzt werden.
  • In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Zylinder in Längsrichtung der Brennkraftmaschine betrachtet und bezogen auf die Kurbelwellenmitte außermittig angeordnet sind.
  • Eine erfindungsgemäße Weiterbildung sieht vor, dass die mittels Kolbenbolzen mit dem Pleuel verbundenen Kolben derart angeordnet sind, dass der Kolbenbolzen außerhalb der Kolbenmittelebene angeordnet ist.
  • Weiter ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die mittels Kolbenbolzen mit dem Pleuel verbundenen Kolben derart angeordnet sind, dass der Kolbenbolzen außerhalb der Kolbenmittelebene auf der Gegendruckseite angeordnet ist.
  • Eine andere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die mittels Kolbenbolzen mit dem Pleuel verbundenen Kolben derart angeordnet sind, dass der Kolbenbolzen außerhalb der Kolbenmittelebene auf der Druckseite angeordnet ist.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:
    • Figur 1
    Kurbelschränkung und ihren Einfluss auf die Reibung
    Figur 2
    ungeschränker oder gleichmäßig geschränkter Kurbeltrieb
    Figur 3
    Kurbeltrieb mit jedem zweiten Zylinder geschränkt
    Figur 4
    vergrößerte Darstellung von Figur 3
    Figur 5
    Kurbelschränkung mit positivem und negativem Versatz.
  • Bei einem geschränkten Kurbeltrieb wie in Figur 1 dargestellt befindet sich die Achse der Kurbelwelle nicht mehr in der Zylinderlängsachse, sondern wird seitlich versetzt angeordnet. Eine Schränkung kann in Richtung der Druck- oder Gegendruckseite ausgeführt werden, die druckseitige Schränkung wird als positiv eingeschätzt. Durch die Schränkung ergibt sich ein geänderter Bewegungs- und Belastungsverlauf des Kurbeltriebs. Eine Schränkung hin zur Druckseite des Kolbens bewirkt eine geringere Schrägstellung des Pleuels während des Verbrennungstaktes, dadurch werden die Kolbenseitenkräfte und somit die Kolbenschaftreibung reduziert. Entgegengesetzt dazu führt eine gegendruckseitige Schränkung zu einer erhöhten Kolbenschaftreibung. Als Desaxierung wird die Versetzung des Kolbenbolzens aus der Kolbenmittenebene bzw. aus der Zylindermittenebene bezeichnet. Wie bei der Schränkung kann in Richtung der Druck- oder Gegendruckseite des Kolbens desaxiert werden, die Desaxierung hin zur Druckseite des Kolbens wird wie die Schränkung als positiv festgelegt. Als Desaxierung bezeichnet man den Versatz der Kolbenbolzenachse. Die Schränkung und die Desaxierung haben gleiche Auswirkungen auf den Kolbenweg, daher müssen die Desaxierung und die Schränkung für die Berechnung des Kolbenwegs immer gemeinsam berücksichtigt werden.
  • Die Schränkung zur Druckseite des Kolbens wurde als "positiv" definiert.
  • Auch für die Desaxierung wurde der Versatz zur Druckseite als "positiv" definiert.
  • Eine Desaxierung wirkt sich wie zur Schränkung auf den Bewegungsverlauf aus. Durch die gegendruckseitige Desaxierung bewegt sich der Kolben mehr in der Zylindermitte, dies bewirkt eine verbesserte Dichtwirkung der Kolbenringe und wirkt dem Ansatz von Ölkohle im Bereich des Feuerstegs entgegen. Diese Art des Desaxierens wird als thermisches Desaxieren bezeichnet. Durch eine druckseitige Desaxierung, als Geräuschdesaxierung bezeichnet, wird ein zusätzliches Moment am Kolben erzeugt. Dies verändert den Verlauf der Gleitbahnkraft und bewirkt einen Anlagewechsel des Kolbens schon vor dem oberen Totpunkt (OT). Durch die Desaxierung wird vor OT ein Moment auf den Kolben ausgewirkt. Dies bewirkt eine Kippbewegung des Kolbens, der untere Kolbenschaft legt sich vor dem OT auf der Druckseite an. Eine Desaxierung um 0,5 bis 2 % des Kolbendurchmessers führt zu einem früheren Anlagewechsel. Dadurch kann das Kolbenkippgeräusch vermindert werden. Anders als die Schränkung wird die Desaxierung im Zehntel-Millimeter Bereich realisiert. Schränkung und Desaxierung können alleine oder aber in einer Kombination aus beiden Verfahren ausgeführt werden. Dadurch können die beschriebenen Effekte je nach Anwendungsfall in gewünschter Weise kombiniert werden. Eine zusätzliche Desaxierung des versetzten Kurbeltriebs beeinflusst den Abstand des Kolbenbolzens vom Mittelpunkt der Kreisbahn des großen Pleuelauges. Wird die Desaxierung in Richtung des Versatzes ausgeführt, verringert sich der beschriebene Abstand. Dies bewirkt eine Annäherung an die Bewegung eines herkömmlichen Kurbeltriebs. Somit entspricht eine versatzseitige Desaxierung einer Kürzung der Länge des Versatzes und bewirkt daher eine Verminderung aller durch den Versatz hervorgerufenen Veränderungen. Eine Desaxierung entgegen der Versatzrichtung führt zu einer Vergrößerung des Abstandes zwischen Kolbenbolzen und Kreisbahnmittelpunkt des großen Pleuelauges und führt folglich zur Verstärkung der Auswirkungen eines versetzten Kurbeltriebs.
  • Der Abstand der Zylinder eines Verbrennungsmotors hat Einfluss auf einige Kenngrößen des Motors. Dies sind u. a. Gesamtlänge des Motors, Herstellbarkeit der Bauteile, Haltbarkeit der Bauteile. Beispielhafterweise sei hier das Zylinderkurbelgehäuse genannt.
  • Eine Kombination von Schränkung und Desaxierung nutzt die Effekte des Desaxierens, die Reduzierung des Kolbenkippgeräusches oder die Erhöhung der Kolbenringdichtfähigkeit als Folge der exzentrischen Krafteinbringung in den Kolbenbolzen, die durch eine Schränkung alleine nicht erreicht werden kann. Effekte, die mit einem geänderten Kolbenweg und dem sich dabei ändernden Pleuelstangenwinkel vor oder nach OT erzielt werden können, sind durch die geometrische Begrenzung des Desaxierungsmaßes im Kolben nicht in der Weise möglich, die eine Schränkung bietet. Auf die Kolben/Pleuelgruppe entfallen etwa 40 - 50 % der Gesamtreibung des Dieselmotors.
  • Die Reibung der Kolben/Pleuelgruppe setzt sich aus der Reibung im Pleuellager, der Reibung der Pendelbewegung des Kolbenbolzens, aus der Kolbenringreibung und der Reibung des Kolbenschaftes an der Zylinderlaufbuchse zusammen. Die Kolbenschaftreibung ist eine Funktion des Reibbeiwertes und damit von Materialpaarung, Ölviskosität und Gleitgeschwindigkeit und eine Funktion der Seitenführungskraft bzw. der Kolbennormalkraft, die sich aus dem Zylinderdruck und der Massenkraft der oszillierenden Massen bei Schrägstellung des Pleuels zur jeweiligen Kurbelwellenstellung errechnet. Die Gesamtreibung der Kolben/Pleuelgruppe ist zum wesentlichen Teil durch die Reibung des Kolbenhemdes an der Zylinderwand bestimmt, welche von der Kolbennormalkraft und den Reibungsverhältnissen abhängt. Die Kolbennormalkraft wiederum ergibt sich aus der resultierenden Kolbenkraft - Summe aus Gas- und Massenkraft - und dem Winkel durch die Schrägstellung des Pleuels. Eine druckseitige Schränkung führt zu einer geringeren Pleuelauslenkung nach OT und reduziert somit die Kolbennormalkraft während der Expansionsphase. Während der Kompression wird diese aufgrund der größeren Schrägstellung des Pleuels erhöht. Das Potenzial zur Reibungsminderung ist von der Gas- und der Massenkraft am Kolben abhängig. Je nach Verhältnis der von Last und Drehzahl abhängigen Gas- zur Massenkraft am Kolben ergeben sich unterschiedliche Auswirkungen auf die Reibung durch die Kolbennormalkraft. Der reibungsmindernde Effekt erhöht sich mit steigendem Zylinderdruck und sinkt mit wachsender Drehzahl. Bei Volllast führt eine Schränkung von etwa 14 mm zum größten Reibungsgewinn der Kolben/Pleuelgruppe. Für den Teillastbetrieb liegt das hinsichtlich Reibungsreduktion optimale Schränkungsmaß bei etwa 8 mm. Als wirksamer Kompromiss kann daher ein Schränkungsmaß von 10 - 12 mm.
  • Figur 2 zeigt einen ungeschränken oder gleichmäßig geschränkten Kurbeltrieb. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein 4- und/oder 6- Zylinder-Reihenmotor vorgeschlagen, der eine möglichst kurze Einbaulänge aufweist, aber eine Herstellbarkeit entsprechend einem größeren Zylinderabstand ermöglicht. Bezogen auf den Zylinderabstand wird ein kleinerer Lagerabstand der Kurbelwellenlager benötigt. Dargestellt wird das durch eine Ausführung des Zylinderkurbelgehäuses mit einer Zylinderanordnung, bei der die Zylindermitte der Zylinder nicht auf der Kurbelwellenmitte, sondern um einige Millimeter versetzt dazu angeordnet sind. Da die Zylindermitten der Nachbarzylinder gegenseitig zur Kurbelwellenmitte versetzt sind, ergibt sich so ein größerer Abstand zwischen den Zylinderdurchmesser, verglichen mit den Lagerabständen der Kurbelwellenlager.
  • In Figur 3 wird ein Kurbeltrieb dargestellt, bei dem jeder zweite Zylinder geschränkt ist.
  • Figur 4 zeigt eine vergrößerte Darstellung von Figur 3 und erläutert die Anordnung an einem Maßbeispiel, bei dem der motorlängenbestimmende Lagerabstand mit 127 mm ausgeführt, der Zylinderabstand aber mit 130 mm gewählt wurde.
  • In Figur 5 wird eine Kurbelschränkung mit positivem und negativem Versatz insbesondere entlang der Schnittlinie A-A dargestellt. Für die Motorlänge sind die Lagerabstände entscheidend, für die Herstellbarkeit und Haltbarkeit ist der Zylinderabstand entscheidend. Die Zylinder verlaufen parallel, somit entsteht nicht, wie bei V-Motorausführung ein zusätzlicher Bedarf zur Erzielung der Laufruhe des Motors. Bei der vorliegenden Erfindung muss die Mitte Kurbelwelle nicht mittig durch die versetzten Zylinder verlaufen. Ein einseitiger Versatz, z. B. Zylinderreihe 1 Versatz + 18 mm und Zylinderreihe 2 Versatz -10 mm, kann verlustreibungstechnische Vorteile bringen. Der Versatz der Zylinder im konkreten Beispiel von Figur 5, etwa 28 mm, kann, wie oben beschrieben, aufgeteilt werden. Der größere Zylinderabstand bringt auch im Zylinderkopf und bei der Zylinderkopfdichtung weitere Vorteile hinsichtlich konstruktiver Freiheitsgrade.

Claims (9)

  1. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Reihe von parallel angeordneten Zylindern, die mittels eines gemeinsamen in einer Kurbelwellenlagerung gelagerten Kurbeltriebs über Pleuel und Kolben verbunden sind, wobei die Kurbelwellenlagerung des Kurbeltriebs zur Zylinderachse einen Versatz aufweisen kann.
  2. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz auf der Druckseite angeordnet ist.
  3. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz auf der Gegendruckseite angeordnet ist.
  4. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass jeder zweite Zylinder bzw. dessen Zylinderachse einen Versatz zur Kurbelwellenlagerung aufweist.
  5. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder, in Längsrichtung der Brennkraftmaschine betrachtet, im Wechsel einen positiven und anschließend einen negativen Versatz aufweisen.
  6. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder, in Längsrichtung der Brennkraftmaschine betrachtet und bezogen auf die Kurbelwellenmitte, außermittig angeordnet sind.
  7. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die mittels Kolbenbolzen mit dem Pleuel verbundenen Kolben derart angeordnet sind, dass der Kolbenbolzen außerhalb der Kolbenmittelebene angeordnet ist.
  8. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die mittels Kolbenbolzen mit dem Pleuel verbundenen Kolben derart angeordnet sind, dass der Kolbenbolzen außerhalb der Kolbenmittelebene auf der Gegendruckseite angeordnet ist.
  9. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die mittels Kolbenbolzen mit dem Pleuel verbundenen Kolben derart angeordnet sind, dass der Kolbenbolzen außerhalb der Kolbenmittelebene auf der Druckseite angeordnet ist.
EP17001826.1A 2016-12-20 2017-11-08 Brennkraftmaschine mit teilweiser kolbenschränkung Withdrawn EP3339604A1 (de)

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